Основные положения доклада о физической природе

Основные положения доклада о физической природе
изменений климата и их прогнозах – Доклад перовой рабочей
группы Пятого оценочного доклада МГЭИК (IPCC 5AR WG1)
Кокорин А.О. к.ф.-м.н., Всемирный фонд дикой природы (WWF России) 1
Характерные черты доклада
Данный раздел информационного пакета посвящен основополагающему
докладу о физической природе изменений климата и их прогнозах: «Изменение
климата 2013: Физическая научная основа»2, подготовленного Первой Рабочей
группой Пятого оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по
изменению климата (МГЭИК, IPCC 5AR WG1). Он был представлен 27 сентября в
Стокгольме. Доклад будет активно обсуждаться и использоваться на
девятнадцатой Конференции сторон РКИК ООН в Варшаве, на встречах Группы
Восьми и других форумах в качестве новой твердой научной основы для
обоснования принимаемых решений.
Неофициальный перевод резюме доклада будет подготовлен к концу октября
(официальный перевод МГЭИК на языки ООН будет сделан позже), будет
размещен на сайте http://www.wwf.ru/climate и разослан по электронной почте.
Поэтому здесь не дается его подробный пересказ, а выделяются только основные
моменты доклада. Однако представляется целесообразным сначала пояснить,
чем является данный доклад по «жанру».
Выводов, выходящих за рамки науки о климате, в докладе Первой рабочей
группы нет. Доклад посвящен только анализу физической природы
происходивших в прошлом и прогнозируемых в будущем изменений глобального и
регионального климата. Доклад не содержит конкретных рекомендаций о
действиях стран в части смягчения климатических изменений и выработки
возможных мер адаптации к ним. Более того, доклад не включает анализ
возможных последствий изменений климата для окружающей среды, человека и
экономики: для этого в марте 2014 г. выйдет второй том Второй рабочей группы –
IPCC 5AR WG2. Что же касается снижения выбросов парниковых газов, то этому
вопросу будет посвящен третий том – IPCC 5AR WG3, который выйдет в апреле
2014 г.
Доклад не является новым научным исследованием, это самый широкий
обзор существующих фундаментальных исследований в области климата –
сводка накопленной за истекший шестилетний период информации о том, что
известно на сегодняшний день о физической природе изменений климата. По
правилам МГЭИК для доклада главным источником информации являются
специализированные рецензируемые научные журналы. Национальные доклады
стран и доклады различных международных организаций могут служить
дополнительным источником информации, который, тем не менее, требует
критического научного анализа. Информация из трудов конференций и рабочих
совещаний, популярных журналов и газет, интернета, телевидения, блогов (даже
С вопросами и комментариями просьба обращаться по электронной почте: akokorin@wwf.ru Автор
выражает глубокую благодарность доктору физико-математических наук В.П. Мелешко, кандидатам
физико-математических наук И.М. Школьнику и П.В. Спорышеву из Главной геофизической
обсерватории им. А.И. Воейкова (Санкт-Петербург) за большую помощь в научной редакции данного
материала.
Сводка подготовлена в рамках проекта WWF России по пропаганде результатов 5AR WG1 IPCC и их
должному отражению в позициях НПО и Гражданской Восьмерки, поддержанному Фондом UKFCO.
2 Climate Change 2013: The Physical Science Basis. 5AR WG1 IPCC. http://www.climatechange2013.org
1
1
если это блоги ученых), персональные заявления любых лиц в расчет не
принимаются.
Доклад сфокусирован, преимущественно, на анализе изменений климата за
последние 50 лет и прогнозах состояния климатической системы Земли в XXI веке
в условиях усиливающейся антропогенной нагрузки. Конечно, в докладе
рассматривается и палеоклиматическая информация, даются прогностические
оценки на XXII век и последующие столетия.
Прогнозы на XXI век даются на несколько десятилетий или столетие в целом,
не на отдельные годы. Как подчеркивается в докладе, велики естественные
колебания климатических параметров (как межгодовые, так и многолетние),
которые не позволяют давать оценки изменений климата с удовлетворительной
точностью на относительно коротких временных интервалах. Естественные
колебания климата накладываются на долговременные антропогенные тренды и
приводят к тому, что, например, отдельные годы или десятилетия в регионах
могут оказываться холоднее, чем предыдущие, даже на фоне быстро
протекающего глобального потепления. Однако при осреднении за длительное
время (как минимум за 20 лет) естественные колебания сглаживаются, и эффект
долговременных трендов становится хорошо выраженным.
Информация представлена в строго научных терминах вероятности. Имеется
жесткая «шкала определений»: например, «вероятно» означает вероятность от
66 до 100%, «очень вероятно» - 90-100%, «крайне вероятно» - 95-100%,
«совершенно определенно» - 99-100%, «маловероятно» - 0-33%, «очень
маловероятно» - 0-10% и т.п. Поэтому основные выводы доклада нужно понимать
в контексте таких определений.
Вся информация о климате представлена в докладе с соответствующим
диапазоном неопределенности. Например, с 1880 г. повышение температуры
приземного слоя воздуха в среднем составило на планете 0,85 0С, причем оценки
разнятся от 0,65 до 1,060С. Величины потепления, лежащие за пределами
указанного диапазона значений, могут рассматриваться как очень маловероятные.
Таким образом, читатель может судить о том, какова степень неопределенности
оценок изменений климата, насколько современные численные прогнозы климата
точны. Более того, он может видеть, симметричен ли разброс значений
потепления относительно его средней оценки и, если нет, то с какой стороны
неопределенность большая. Подобная научная строгость – не «заумь», а
наглядное представление того, насколько надежны или нет наши знания.
Новизна данного доклада
Как отмечалось выше, доклад - не новое исследование, а обновленный
обзор научных работ последних лет, поэтому для ученых–климатологов там не
будет чего-либо совершенно нового. Но для широкой публики в докладе масса
«новых» фактов. Так как обзоры МГЭИК выходят каждые 6 лет, то их новизну
принято «отсчитывать» от предыдущего доклада, в частности, Четвертого
оценочного доклада 2007 года. Ниже перечислены только самые общие пункты,
характеризующие новизну вновь представленного доклада.

Неопределенность выводов о прошлых и будущих изменениях климата за
истекшие 6 лет стала гораздо меньшей. В ряде случаев это позволило
исключить крайне негативные прогнозы, но данное обстоятельство вряд ли
2
можно считать облегчением, ведь при этом повысилась достоверность
«просто» негативных прогнозов.

Гораздо более детальные и определенные данные о потеплении верхних
слоев океана. Именно это обстоятельство – повышение температуры океана
как доминирующего фактора климатической системы (более 90% тепловой и
кинетической энергии климатической системы сосредоточено в океане, с
этой точки зрения атмосфера – лишь малая часть), – главное доказательство
глобального потепления. В отличие от приповерхностного слоя атмосферы,
океан постепенно прогревался в конце XX века, и в последние 10-15 лет.
Температура приземного слоя воздуха в среднем по планете в последние 1015 лет не росла, хотя и была гораздо выше, чем в предыдущие десятилетия.
Учитывая потепление океана, ученые совершенно не связывают «остановку»
роста температуры воздуха с прекращением глобального потепления.
Данная тенденция сохраняется и усиливается, однако она накладывается на
естественные вариации, прежде всего, океанские, что может давать сильные
вариации температуры воздуха в отдельные годы и десятилетия.

Более определенные оценки повышения уровня Мирового океана в XXI веке
и в последующие столетия. Повышение вызвано как тепловым расширением
вод океана, так и таянием и разрушением ледников.

Выявлена более тесная связь изменений климата конца XX века и начала
XXI столетия с антропогенным воздействием на климатическую систему.
Показано, что главный фактор здесь – антропогенное усиление парникового
эффекта, в то время как воздействие загрязнения атмосферы аэрозольными
частицами оценивается как более слабое. Анализ естественных факторов
(солнечное излучение, вулканы и др.) показывает, что их роль в изменении
климата во второй половине XX века и в начале XXI века в целом
относительно невелика.

Выявлена более тесная связь антропогенного усиления парникового
эффекта с ростом повторяемости и интенсивности аномально жарких
периодов и аномальных осадков

Подчеркивается
очень
важная
роль
естественной
изменчивости
климатической системы в масштабах десятилетий, особенно для отдельных
регионов. Они накладываются на общий тренд глобального потепления,
замедляя или усиливая такие процессы как, например, повышение
температуры воздуха и сокращение площади арктических льдов.

В докладе рассмотрены возможности прямого влияния человека на климат в
глобальном масштабе (геоинжиниринга). Затенение планеты от Солнца,
например, с помощью «сульфатного экрана», признано таящим массу
вторичных эффектов и больших глобальных рисков. Отмечено, что
биохимическое удаление СО2 из атмосферы имеет много ограничений для
его глобального использования.
В итоге первый том Пятого оценочного доклада IPCC дает более ясную и
четкую, чем ранее, глобальную и региональную основу (в докладе
рассматриваются характерные особенности изменения климата 15 крупных
регионов планеты) для прогнозирования климата и планирования мер адаптации к
его изменениям, а также создает основу для выбора альтернативных вариантов
глобальных изменений выброса парниковых газов, в первую очередь СО2. Эти
3
вопросы будут рассмотрены во втором и третьем томах Пятого оценочного
доклада IPCC.
Основные выводы доклада
Ниже перечислены только основные выводы и количественные оценки,
представленные в докладе (их подробное описание дается в резюме3 доклада).
Несомненно то, что с 1950-х годов происходит повышение температуры
приземного воздуха и океана. Многие наблюдаемые изменения беспрецедентны
по интенсивности. Так, в Северном полушарии последние 30 лет, вероятно, были
самыми теплыми за 1400 лет. Например, в 950-1250 гг. в отдельных регионах
было так же тепло, как и сейчас, но не на всем земном шаре..
С 1880 по 2012 г. повышение температуры приземного воздуха на
континентах и океанах составило 0,85 [от 0,65 до 1,06] 0С. Эту величину принято
называть повышением глобальной температуры с доиндустриальной эпохи.
С 1951 г. скорость роста температуры приземного воздуха составила 0,12 [от
0,08 до 0,14] 0С/10 лет, а за 1998 – 2012 гг. только 0,05 [от -0,05 до +0,15]
0С/10 лет. Замедление роста приземной температуры связано с естественными
колебаниями климатической системы и не может служить доказательством
прекращения глобального потепления.
В глобальном потеплении определяющую роль играет океан, в котором
сосредоточено более 90% энергии климатической системы планеты. За 1971-2010
гг. (период с достаточно большым количеством данных наблюдений) скорость
роста температуры 75-метрового верхнего слоя океана составила в среднем 0,11
(от 0,09 до 0,13) 0С/10 лет. Более сильное потепление океана наблюдается в слое
0-700 м, более слабое – в слое 700-2000 м. Скорость потепления верхнего слоя в
последние 10 лет замедлилась, а более глубокого слоя – нет.
В докладе рассмотрены возможные естественные и антропогенные факторы
(газы и процессы), влияющие на энергетический баланс планеты и определяющие
изменения климата. С доиндустриальной эпохи (с 1750 г.) главным фактором
изменения энергетического баланса является повышение концентрации в
атмосфере СО2, существенен и постоянно растет вклад метана и других
парниковых газов. Рост концентрации СО2 превысил 40%, прежде всего, из-за
сжигания ископаемого топлива, вторым по важности фактором стало сокращение
лесов и деградация земель.
Суммарное антропогенное воздействие на атмосферу по состоянию на
2011 г. в сравнении с 1750 г. составило +2,29 (от 1,13 до 3,33) Вт/м2, причем
основной его рост пришелся на последние десятилетия. Эти значения выше, чем
приведенные в предыдущем обзоре 2007 г., так как с тех пор увеличилась
концентрация парниковых газов, а по ряду оценок роль охлаждающего эффекта
аэрозолей стала меньшей. Показана существенная роль «черного углерода»
(сажевых аэрозольных частиц) в потеплении климата высоких широт.
Влияние изменений потока солнечной радиации на границе атмосферы
очень невелико, за весь период оценки с доиндустриальной эпохи в среднем
составили около +0,05 (от 0,00 до 0,10) Вт/м2.
Вклад извержений вулканов в последние десятилетия был очень невелик, в
2008-2011 гг. охлаждающий эффект, вызванный выбросами пепла в стратосферу,
составил -0,11 (от -0,15 до -0,08) Вт/м2. Общий естественный эффект солнечных
вариаций и извержений вулканов – только малая составляющая в потеплении
3
Climate Change 2013: The Physical Science Basis. 5AR WG1 IPCC. http://www.climatechange2013.org
4
климатической системы за последнее столетие (исключение составляют короткие
периоды времени после сильных извержений).
Имеется следующий обобщающий вывод
Крайне вероятно (вероятность 95-100%), что антропогенное воздействие на
климатическую систему было доминирующей причиной наблюдаемого потепления
с середины XX века. Влияние деятельности человека проявляется посредством
потепления атмосферы и океана, таяния снега и льда, подъема уровня Мирового
океана, изменения частоты и интенсивности ряда экстремальных климатических
явлений.
Примерный вклад разных факторов в глобальное потепление климата
Глобальная приземная температура воздуха, 1951-2011 гг.
0
0
+0,9 С (парниковые газы: +0,5 - +1,3 С)
0
0
- 0,3 С (аэрозоли: -0,6 - +0,1 С)
0
0
± 0,0 С (естественные внешние факторы: солнце, вулканы, … -0,1 - +0,1 С)
0
0
± 0,0 С (внутренние вариации, среднее за 60 лет -0,1 - +0,1 С)
0
= +0,6 С
В докладе представлены оценки по новому поколению более совершенных
моделей климата, которые хорошо описывают изменения температуры крупных
регионов с середины XX века, а также охлаждающий эффект извержения
вулканов. Предложено новое «семейство» прогностических сценариев,
отличающихся скоростью роста концентрации в атмосфере парниковых газов.
К 2081-2100 гг. рост средней глобальной температуры приземного слоя
воздуха по трем из четырех сценариев превысит 1,50С, по двум будет
значительно более 20С, по одному превысит 40С от доиндустриального уровня
1750 г. (сейчас превышение достигло 0,850С). В XXI веке продолжится рост
температуры океана, что повлияет на циркуляцию океанских вод.
Совершенно определенно, что в большинстве регионов будет больше
аномально жарких периодов и меньше дней с сильными морозами (как отдельных
дней, так и средних сезонных значений). Жаркие периоды будут чаще и дольше.
Одновременно будут возможны эпизоды экстремально низких зимних температур.
В результате повышения температуры произойдут неравномерные
изменения глобального круговорота воды. Почти во всех регионах планеты
увеличатся контрасты между сухими и переувлажненными регионами, между
сухими и дождливыми сезонами. Очень вероятно, что в высоких широтах, а также
5
в экваториальной зоне Тихого океана можно ожидать роста осадков. Во многих
регионах на осадки будут оказывать большое влияние региональные
естественные колебания с периодом в десятилетия.
С большой уверенностью можно считать, что изменения климата будут
влиять на круговорот СО2 в природе, причем на фоне роста его концентрации в
атмосфере.
Доклад дает гораздо более определенное «расписание» повышения уровня
Мирового океана, причина которого – тепловое расширение воды и таяние льдов.
Подъем на 1 м может произойти уже к концу века. Подъем будет неравномерным,
эффект сильнее проявится в тропиках. В XXII веке возможен рост на 1-3 м, а в
последующие столетия не исключено повышение на 5-10 м от нынешнего уровня.
Очень настораживает как наблюдаемое (на 0,05 рН), так и прогнозируемое
на XXI век повышение кислотности поверхностного слоя вод океана. Оно может
составить от 0,06 до 0,32 рН в зависимости от сценария выбросов парниковых
газов. Непосредственную опасность это повышение представляет для кораллов,
однако могут пострадать и планктон, и рыбные ресурсы.
Муссонная циркуляция атмосферы, вероятно, станет слабее, но муссонные
осадки, вероятно, усилятся, так как увеличится влажность воздуха. Длительность
муссонного периода, вероятно, увеличится. Заметим, что это весьма негативный
прогноз для многих регионов планеты, включая и российский Дальний Восток.
Наблюдения не показывают наличия тренда Гольфстрима (Атлантической
меридиональной возвратной циркуляции вод). Однако очень вероятно, что в XXI
веке эта циркуляция станет слабее. Оценки изменений здесь лежат в широких
пределах от 1 до 54%. Вероятно, что ослабление циркуляции проявится к 2050
году, при этом в те или иные десятилетия она может быть сильнее ввиду большой
внутренней изменчивости. Крайне маловероятно резкое изменение или коллапс
циркуляции в XXI веке, но этого в принципе нельзя исключить в более далеком
будущем.
Очень вероятно, что арктические льды будут сокращаться. К концу XXI века
в сентябре их будет меньше на 43-94% (в зависимости от сценария выбросов
парниковых газов). В феврале их станет меньше на 8-34% по сравнению с концом
XX века. По максимальному сценарию выбросов Арктика может стать практически
свободной ото льда в сентябре уже до середины XXI века.
Работа над первым томом доклада полностью еще не завершена
(представленные выше материалы подготовлены по резюме доклада, работа над
которым завершилась, резюме утверждено МГЭИК, но оно содержит лишь
выводы глобального или крупномасштабного характера). Поэтому информация по
прогнозам для России и странам Центральной Азии здесь отсутствует 4. Полное
издание доклада намечено на январь 2014 г.
Полный текст доклада Climate Change 2013: The Physical Science Basis. 5AR WG1 IPCC с 30
сентября имеется на официальном сайте http://www.climatechange2013.org/report/review-drafts/ и
доступен для скачивания. Однако там подчеркивается, что во все, кроме резюме, еще могут быть
внесены правки. Полный текст МГЭИК принят (accepted), но не утвержден (adopted).
4
6